شهد العالم المصنّع في العقدين الماضيين، وبسبب ارتفاع كلفة مصادر الطاقة، بحوثاً كثيرة وجهوداً حثيثة لإيجاد طرق جديدة وبديلة تدخر الطاقة في الإنارة المنزلية والإضاءة العامة. واحد من الخيارات المطروحة التي يتم صب الجهود عليها هي الصمامات الباعثة للضوء ال.اي. دي (ج??َّ) التي تعتبر أكثر كفاءة من المصادر المتوهجة، كالمصابيح أو النيونات الكهربائية لتحويل الإلكترونات إلى فوتونات. فتحول المصابيح المتوهجة ما يقارب خمسة في المئة من طاقتها الكهربائية إلى ضوء بينما توفر الصمامات الباعثة للضوء كفاءة في حدود عشرة في المئة. وتوجد تكنولوجيات أخرى، تحت التطوير الآن، قادرة على توفير كفاءة ضوئية بما يقارب عشرين في المئة.

وتوجد طرق أخرى للإنارة المتمثلة أساساً في مصادر الضوء البعيدة «Remote Source Lighting» المستخدمة للألياف (الفايبرات) الضوئية لتوجيه الإنارة إلى أي مكان في المنزل. إضافة إلى أنظمة الضوء الطبيعية المتسلمة للطاقة الشمسية وتحويلها إلى إنارة أو غيرها من التطبيقات الكهربائية داخل المنزل.

صمامات الضوء

استخدمت صمامات الضوء لأول مرة في الستينات من القرن العشرين عندما تم استعمالها في الساعات اليدوية لإنارتها في الليل أو في أماكن الظلام الدامس. وكان اللون الباعث في الصمامات الأولية هو الأحمر ولكن وخلال عقد من الزمن وصلت الصمامات الباعثة للضوءين الأخضر والأصفر الى الأسواق التجارية.

وتعتبر أهم تطبيقات صمامات الضوء الأحمر في إشارات المرور أو في المصابيح الخلفية لفرامل السيارات وغيرها. أما الصمامات الباعثة للألوان الأخرى فلها تطبيقات مفيدة كذلك، ففي اليابان على سبيل المثال، تستخدم المؤسسة العامة للشوارع الألوان المختلفة علامات تنبيه عن شدة زحمة المرور. فيستعمل اللون الأحمر أثناء فترات زحمة المرور الخانقة أو شدة اكتظاظ الشارع بالسيارات أما اللون البرتقالي فيشير الى الازدحام الاعتيادي بينما يعوّل على اللون الأخضر في الأوقات الأخرى.

وتمكنت شركة نيشا للمصانع الكيماوية اليابانية في العام 1994 من تصميم صمامات باعثة للون الأزرق الذي تمكن خبيرها ناكماورا، في العام 1996 من تحويل هذا اللون بمساعدة مادة الفوسفات المهيجة للفوتونات، إلى اللون الأبيض. ويقول الخبير ناكماورا «نحتاج إلى بضع سنين حتى نتمكن من تطوير إنارة فعالة واقتصادية».

ويزيد «نحتاج إلى صمامات فوق البنفسجية لتوليد ضوء أبيض، من الفوسفات المتهيجة بكفاءة عالية».

والأبحاث الجدية مستمرة لمحاولة تطوير صمامات ال.اي.دي باعتبارها مصادر ضوئية ذات كفاءة أكثر من 25 في المئة حتى يتسنى استعمالها في إضاءة الغرف والمنازل وغير ذلك.

وتصرف وزارة الصناعة والتجارة اليابانية المبالغ الكبيرة لتطوير صمامات ال.اي.دي لاستعمالات الإنارة العامة. وتقود منظمة تطوير التكنولوجيا الصناعية والطاقة الجديدة في طوكيو هذه الجهود عبر مشروع «الضوء للقرن الـ 21».

وتعتبر الصمامات الباعثة للضوء واحدة من الخيارات الرئيسية لهذه المنظمة، إذ يُعتقد ان استخدام الصمامات الإلكترونية مصادر ضوئية سيقلل بشكل بالغ الطاقة المستهلكة للإنارة في اليابان.

ويرى «المجلس الأميركي لاقتصاد الطاقة الكفوءة» امكان ادّخار الصمامات الباعثة للضوء إلى حوالي 2,5 مليار كيلوواط في الساعة لأنظمة المرور فقط عند استبدالها للمصابيح المتوهجة والمستعملة حالياً في إشارات المرور.

ويعتقد الباحثون في هذا المضمار ان المصابيح المتوهجة في إشارات المرور تبذر أو تبدد الضوء لأن المصابيح الكهربائية تعمل على بعث عدة ترددات (موجات) لتوليد اللون الأبيض المتألق بينما صمامات ال.اي.دي تعمل بتردد (موجة) واحدة لضياء أو تألق اللون الواحد كالأحمر أو الأصفر أو الأخضر التي نحتاج إليها في إشارات المرور.

وتوجد بحوث مشابهة بين شركة فيليبس الهولندية للإنارة مع شركة هيلوت بكارد الأميركية لتطوير صمامات (أجهزة) ال.اي.دي لاستخدامات الإنارة أو الإضاءة العامة.

مصادر الضوء البعيدة

يعتبر استخدام الألياف الضوئية مع المصادر البعيدة للإنارة واحداً من مناطق التطوير التي تحظى بالاهتمام الكبير اذ يسمح هذا النوع من الإضاءة للشخص باستعمال مصدر واحد للضوء لإنارة مناطق كثيرة وبعيدة.

وإيجابية استخدام مصدر بعيد مهم لعدة تطبيقات كالمسابح أو غرف التصوير المغناطيسية، أو أماكن التعامل مع المتفجرات أو المعروضات في المتاحف وغير ذلك. والسلبية الأساسية لهذه الطريقة هي خسائر الألياف الضوئية للطاقة عند استعمالها في البنايات العالية. غير ان الأنواع الجديدة من الألياف الضوئية أمثال Photonic Crystal التي يتم تطويرها في جامعة باث البريطانية إضافة إلى مصادر الضوء الجديدة والمتطورة من الصمامات الباعثة للضوء الأبيض والليزر ستزيد من كفاءة هذا الشكل من الإنارة وتكثر من تطبيقاتها وخصوصاً في الإضاءة المنزلية. وتعتبر الألياف الضوئية أكثر مرونة عند تصميم الإنارة القليلة وغير المباشرة لتلك المستخدمة في الخزانات أو الغرف الصغيرة وغيرها.

اللدائن (البلمرات) المضيئة

توجد بحوث جدية عن تطوير إضاءة بديلة، أو على الأقل، أجهزة مساعدة أو ملحقة بالصمامات الباعثة للضوء التي يطلق عليها «اللدائن الباعثة للضوء - Light Emitting Polymers».

أثبتت شركة تكنولوجيا كامبردج وسبلي في المملكة المتحدة «لدائن مضيئة» من خلال براءة اختراعها في هذا الميدان في فبراير/ شباط العام 1998. وأبدت بعض الشركات الأخرى كشركة هيلوت بكارد الأميركية وغيرها استعدادها لتطوير هذه التكنولوجيا على شكل أجهزة عرض رقيقة ومرنة. وطورت شركة يونكس كوربريشن لدائن باعثة للضوء مع كفاءة طاقة أكثر من 3 واط وشدة إضاءة في حدود 500 ليومنس (وحدة الإضاءة).

إضافة الى ذلك تشير بعض الجامعات في نيويورك إلى إمكان الجمع بين اللدائن والصمامات الباعثة للضوء لإنتاج ضوء أبيض ذي كفاءة عالية.

لاتزال تكنولوجيا اللدائن المضيئة في بداية تطويرها وهناك الكثير من العقبات والتحديات التقنية كقصر حياة عمل هذه البلمرات وانخفاض كفاءتها.

ولذلك يتوقع الخبراء انها قد تأخذ عقداً آخر لتطوير هذه التقنية لتطبيقات الإنارة العامة.

الطاقة الشمسية

يطور خبراء الإنارة طرقاً جديدة لاستعمال الشمس مصدراً فاعلاً للضوء وخصوصاً في تطبيقات الإنارة البعيدة.

وتعمل شركة صن بايب الأميركية على وضع اللمسات النهائية لطريقة تقوم على إدخال نسب معينة من ضوء الشمس عبر أنبوب مجوف أو ليف ضوئي يمتد من سطح البناية وإيصالها إلى نقاطها النهائية في سقف الغرف لتلك البناية.

واعتماداً على النوع أو الموديل المستخدم يتم توجيه نسب الضوء من 98 في المئة أو 70 في المئة أو 52 في المئة إلى الغرف. وتقول الشركة: بالامكان إيصال أو توجيه 1500 واط من الضوء المباشر في الأيام المشمسة.

السلبية الوحيدة لأنظمة مصادر الضوء التجارية انها لا تستطيع جمع وتوجيه ضوء كثير من القمر والنجوم?